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知識圖解|飛機的構造和原理

2018-05-12 來源:國外網站推薦 - 由[國外網站大全]整理 5841

大家都知道飛機飛得老高,可是又有多少人知道它咋就飛得那么高呢?小編給大家整理了有關飛機的知識,快跟我一起學習學習吧!

知識圖解

一,飛機的構造

到目前為止,除了少數特殊形式的飛機外,大多數飛機都由機翼、機身、尾翼、起落裝置和動力裝置五個主要部分組成

1. 機翼——機翼的主要功用是產生升力,以支持飛機在空中飛行,同時也起到一定的穩定和操作作用。在機翼上一般安裝有副翼和襟翼,操縱副翼可使飛機滾轉,放下襟翼可使升力增大。機翼上還可安裝發動機、起落架和油箱等。不同用途的飛機其機翼形狀、大小也各有不同。

2. 機身——機身的主要功用是裝載乘員、旅客、武器、貨物和各種設備,將飛機的其他部件如:機翼、尾翼及發動機等連接成一個整體。

3. 尾翼——尾翼包括水平尾翼和垂直尾翼。水平尾翼由固定的水平安定面和可動的升降舵組成,有的高速飛機將水平安定面和升降舵合為一體成為全動平尾。垂直尾翼包括固定的垂直安定面和可動的方向舵。尾翼的作用是操縱飛機俯仰和偏轉,保證飛機能平穩飛行。

4.起落裝置——飛機的起落架大都由減震支柱和機輪組成,作用是起飛、著陸滑跑,地面滑行和停放時支掌飛機。

5.動力裝置——動力裝置主要用來產生拉力和推力,使飛機前進。其次還可為飛機上的其他用電設備提供電源等。現在飛機動力裝置應用較廣泛的有:航空活塞式發動機加螺旋槳推進器、渦輪噴氣發動機、渦輪螺旋槳發動機和渦輪風扇發動機。除了發動機本身,動力裝置還包括一系列保證發動機正常工作的系統。

飛機上除了這五個主要部分外,根據飛機操作和執行任務的需要,還裝有各種儀表、通訊設備、領航設備、安全設備等其他設備。

二、飛機的升力和阻力

**飛機是重于空氣的飛行器,當飛機飛行在空中,就會產生作用于飛機的空氣動力,飛機就是靠空氣動力升空飛行的。在了解飛機升力和阻力的產生之前,我們還要認識空氣流動的特性,即空氣流動的基本規律。流動的空氣就是氣流,一種流體,這里我們要引用兩個流體定理:連續性定理和伯努利定理

流體的連續性定理:當流體連續不斷而穩定地流過一個粗細不等的管道時,由于管道中任何一部分的流體都不能中斷或擠壓起來,因此在同一時間內,流進任一切面的流體的質量和從另一切面流出的流體質量是相等的。

**連續性定理闡述了流體在流動中流速和管道切面之間的關系。流體在流動中,不僅流速和管道切面相互聯系,而且流速和壓力之間也相互聯系。伯努利定理就是要闡述流體流動在流動中流速和壓力之間的關系。

伯努利定理基本內容:流體在一個管道中流動時,流速大的地方壓力小,流速小的地方壓力大。

**飛機的升力絕大部分是由機翼產生,尾翼通常產生負升力,飛機其他部分產生的升力很小,一般不考慮。從上圖我們可以看到:空氣流到機翼前緣,分成上、下兩股氣流,分別沿機翼上、下表面流過,在機翼后緣重新匯合向后流去。機翼上表面比較凸出,流管較細,說明流速加快,壓力降低。而機翼下表面,氣流受阻擋作用,流管變粗,流速減慢,壓力增大。這里我們就引用到了上述兩個定理。于是機翼上、下表面出現了壓力差,垂直于相對氣流方向的壓力差的總和就是機翼的升力。這樣重于空氣的飛機借助機翼上獲得的升力克服自身因地球引力形成的重力,從而翱翔在藍天上了。

* 機翼升力的產生主要靠上表面吸力的作用,而不是靠下表面正壓力的作用,一般機翼上表面形成的吸力占總升力的60-80%左右,下表面的正壓形成的升力只占總升力的20-40%左右。

**飛機飛行在空氣中會有各種阻力,阻力是與飛機運動方向相反的空氣動力,它阻礙飛機的前進,這里我們也需要對它有所了解。按阻力產生的原因可分為摩擦阻力、壓差阻力、誘導阻力和干擾阻力。

1.摩擦阻力——空氣的物理特性之一就是粘性。當空氣流過飛機表面時,由于粘性,空氣同飛機表面發生摩擦,產生一個阻止飛機前進的力,這個力就是摩擦阻力。摩擦阻力的大小,決定于空氣的粘性,飛機的表面狀況,以及同空氣相接觸的飛機表面積。空氣粘性越大、飛機表面越粗糙、飛機表面積越大,摩擦阻力就越大。

2.壓差阻力——人在逆風中行走,會感到阻力的作用,這就是一種壓差阻力。這種由前后壓力差形成的阻力叫壓差阻力。飛機的機身、尾翼等部件都會產生壓差阻力。

3.誘導阻力——升力產生的同時還對飛機附加了一種阻力。這種因產生升力而誘導出來的阻力稱為誘導阻力,是飛機為產生升力而付出的一種“代價”。其產生的過程較復雜這里就不在詳訴。

4.干擾阻力——它是飛機各部分之間因氣流相互干擾而產生的一種額外阻力。這種阻力容易產生在機身和機翼、機身和尾翼、機翼和發動機短艙、機翼和副油箱之間。

*以上四種阻力是對低速飛機而言,至于高速飛機,除了也有這些阻力外,還會產生波阻等其他阻力。

三、影響升力和阻力的因素

**升力和阻力是飛機在空氣之間的相對運動中(相對氣流)中產生的。影響升力和阻力的基本因素有:機翼在氣流中的相對位置(迎角)、氣流的速度和空氣密度以及飛機本身的特點(飛機表面質量、機翼形狀、機翼面積、是否使用襟翼和前緣翼縫是否張開等)。

1.迎角對升力和阻力的影響——相對氣流方向與翼弦所夾的角度叫迎角。在飛行速度等其它條件相同的情況下,得到最大升力的迎角,叫做臨界迎角。在小于臨界迎角范圍內增大迎角,升力增大:超過臨界臨界迎角后,再增大迎角,升力反而減小。迎角增大,阻力也越大,迎角越大,阻力增加越多:超過臨界迎角,阻力急劇增大。

2.飛行速度和空氣密度對升力阻力的影響——飛行速度越大升力、阻力越大。升力、阻力與飛行速度的平方成正比例,即速度增大到原來的兩倍,升力和阻力增大到原來的四倍:速度增大到原來的三倍,勝利和阻力也會增大到原來的九倍。空氣密度大,空氣動力大,升力和阻力自然也大。空氣密度增大為原來的兩倍,升力和阻力也增大為原來的兩倍,即升力和阻力與空氣密度成正比例。

3,機翼面積,形狀和表面質量對升力、阻力的影響——機翼面積大,升力大,阻力也大。升力和阻力都與機翼面積的大小成正比例。機翼形狀對升力、阻力有很大影響,從機翼切面形狀的相對厚度、最大厚度位置、機翼平面形狀、襟翼和前緣翼縫的位置到機翼結冰都對升力、阻力影響較大。還有飛機表面光滑與否對摩擦阻力也會有影響,飛機表面相對光滑,阻力相對也會較小,反之則大。

直升機與普通飛機有哪些區別:

直升機和飛機有些共同點,都是利用空氣動力的飛行器,但直升機有很多獨有特性。

(1)直升機飛行原理和結構與其他飛機不同飛行特點是飛機靠它的固定機翼產生升力,而直升機是靠它頭上的槳葉(螺旋槳)旋轉產生升力。

(2)直升機的結構和飛機不同,主要由旋翼、機身、發動機、起落裝置和操縱機構等部分組成。根據螺旋槳個數,分為單旋翼式、雙旋翼式和多旋翼式。

(3)單旋翼式直升機尾部還裝有尾翼,其主要作用:抗扭,用以平衡單旋翼產生的反作用力矩和控制直升機的轉彎。

(4)直升機頭上窄長的大刀式的旋翼,一般由2~5片槳葉組成一副,由1~2臺發動機帶動,其主要作用:通過高速的旋轉對大氣施加向下的巨大的力,然后利用大氣的反作用力(相當與直升飛機受到大氣向上的力)使飛機能夠平穩的懸在空中。

2. 直升飛機的平衡:

(1)直升飛機的大螺旋槳旋轉產生升力平衡重力。

普通飛機是靠翅膀產生升力起飛的,而直升飛機是靠螺旋槳轉動,撥動空氣產生升力的。直升飛機起飛時,螺旋槳越轉越快,產生的升力也越來越大,當升力比飛機的重量還大時,飛機就起飛了。在飛行中飛行員通過改變大螺旋槳旋轉的速度就可以調節高度了。

(2)直升飛機的橫向穩定。

直升飛機如果只有大螺旋槳旋,那么根據動量守衡,機身就也會旋轉,因此直升飛機就必須要一個能夠阻止機身旋轉的裝置。而飛機尾部側面的小型螺旋槳就是起到這個作用,飛機的左轉、右轉或保持穩定航向都是靠它來完成的。同時為了不使尾槳碰到旋翼,就必須把直升飛機的機身加長,所以,直升飛機有一個像蜻蜓式的長尾巴。

3. 直升飛機能量方式:

根據能量守恒定律知道:能量從一種形式轉化成為另一種形式。在低速流動的空氣中,參與轉換的能量只有壓力能和動能。一定質量的空氣具有一定的壓力,能推動物體做功;壓力越大,壓力能也越大;流動的空氣具有動能,流速越大,動能也越大。


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